FR2851112A1 - Audiovisual sequence distributing method, involves transmitting nominal flow having digital information apt to allow reconstruction of nominal flow, and calculating synthesis of flow according to two flows generated from server - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF SECURISE POUR LA DIFFUSION, L'ENREGISTREMENT ET LASECURE DEVICE FOR BROADCASTING, RECORDING AND
VISUALISATION A LA DEMANDE DES îEUVRES AUDIOVISUELLES AU FORMAT DE TYPE MPEG-2 TS ON-DEMAND VISUALIZATION OF AUDIO-VISUAL WORKS IN MPEG-2 TS TYPE
La présente invention concerne le traitement, la 5 diffusion, l'enregistrement et la visualisation sécurisée de données audiovisuelles et de programmes de télévision, ou plus généralement n'importe quel programme ou séquence multimédia utilisant un format de flux nominal de type MPEG, par des utilisateurs autorisés et propose un système 10 sécurisé pour le traitement, la diffusion, la livraison, l'enregistrement, la copie privée et la visualisation de programmes et de séquences vidéo ou multimédia interactifs. The present invention relates to the processing, broadcasting, recording and secure viewing of audiovisual data and television programs, or more generally any multimedia program or sequence using a nominal stream format of MPEG type, by authorized users and provides a secure system for processing, broadcasting, delivery, recording, private copying and viewing of interactive programs or video or multimedia sequences.
Le problème général est de fournir un dispositif capable de transmettre de façon sécurisée un ensemble de 15 films ou programmes de haute qualité visuelle à un format de type MPEG-2 TS (" Transport Stream " en anglais ou flux de transport), en direct vers un écran de télévision et/ou pour être enregistré sur le disque dur d'un boîtier reliant le réseau de télétransmission à l'écran de télévision, tout 20 en préservant la qualité audiovisuelle mais en évitant toute utilisation frauduleuse comme la possibilité de faire des copies pirates de films ou de programmes audiovisuels enregistrés sur le disque dur du boîtier décodeur. The general problem is to provide a device capable of securely transmitting a set of 15 films or programs of high visual quality in a format of MPEG-2 TS type ("Transport Stream" in English or transport stream), directly to a television screen and / or to be recorded on the hard disk of a box connecting the remote transmission network to the television screen, while preserving the audiovisual quality but avoiding any fraudulent use such as the possibility of making copies pirates of films or audiovisual programs recorded on the hard drive of the set-top box.
Avec les solutions actuelles, il est possible de 25 transmettre des films et des programmes audiovisuels sous forme numérique via des réseaux de diffusion de type hertzien, câble, satellite, etc. ou via des réseaux de télécommunication type DSL (Digital Subscriber Line) ou BLR (Boucle Locale Radio) ou via des réseaux DAB (Digital Audio 30 Broadcasting). Par ailleurs, pour éviter le piratage des oeuvres ainsi diffusées, ces dernières sont souvent cryptées par divers moyens bien connus de l'homme de l'art. With current solutions, it is possible to transmit films and audiovisual programs in digital form via radio, cable, satellite, etc. distribution networks. or via telecommunications networks such as DSL (Digital Subscriber Line) or BLR (Local Radio Loop) or via DAB networks (Digital Audio 30 Broadcasting). Furthermore, to avoid pirating of the works thus distributed, the latter are often encrypted by various means well known to those skilled in the art.
Dans l'état de l'art précédent par rapport à la présente invention, la solution la plus proche de notre invention est décrite par le document WO 00/60846 (Diva Systems Corporation). Cette invention propose une solution 5 de distribution de Vidéo à la Demande via un système de serveurs répartis. La protection du contenu de la vidéo numérique s'appuie sur un système de cryptage à base de clés numériques. La principale innovation de ce brevet est de permettre un cryptage et un décryptage des flux MPEG- TS, 10 simplifié en ce que l'on procède au préalable à une analyse du flux MPEG afin d'optimiser le cryptage en fonction de la structure du flux. Le temps de calcul est en effet fortement diminué grâce à un cryptage sélectif et optimal du flux MPEG-TS. Cette analyse du flux consiste 15 principalement à marquer les paquets TS contenant une information essentielle pour un décodage correct de la vidéo, au sens MPEG, de façon à ce que dans une deuxième phase de cryptage, seules les données utiles des paquets TS marqués soient cryptées. Ainsi, l'information essentielle 20 n'est pas disponible pour un décodage non autorisé, et le flux ne peut donc pas être affiché, tout en conservant un temps de calcul raisonnable pour le cryptage. Cependant cette solution ne permet pas de résoudre le problème de la sécurité car la protection du flux vidéo repose sur un 25 système de cryptage à base de clés numériques, mais pour lequel le flux vidéo transmis à un équipement récepteur contient, sous une forme cryptée, toutes les informations initialement présentes dans le flux vidéo original. Ainsi, le flux vidéo reçu par l'équipement client contient déjà 30 toutes les informations initialement présentes dans le flux vidéo non crypté, même si elles sont stockées sous une forme qui ne permet pas leur utilisation. Un utilisateur mal intentionné, peut traiter le flux vidéo crypté de façon à le remettre sous une forme utilisable par un décodeur vidéo classique et peut ainsi contourner le système de protection. In the prior art with respect to the present invention, the solution closest to our invention is described by document WO 00/60846 (Diva Systems Corporation). This invention provides a video on demand distribution solution 5 via a system of distributed servers. The protection of digital video content is based on an encryption system based on digital keys. The main innovation of this patent is to allow encryption and decryption of MPEG-TS streams, which is simplified in that an analysis of the MPEG stream is carried out beforehand in order to optimize the encryption according to the structure of the stream. . The computation time is indeed greatly reduced thanks to a selective and optimal encryption of the MPEG-TS stream. This analysis of the flow mainly consists in marking the TS packets containing information essential for a correct decoding of the video, in the MPEG sense, so that in a second encryption phase, only the useful data of the marked TS packets are encrypted . Thus, essential information 20 is not available for unauthorized decoding, and the stream cannot therefore be displayed, while retaining a reasonable calculation time for encryption. However, this solution does not make it possible to solve the security problem because the protection of the video stream relies on an encryption system based on digital keys, but for which the video stream transmitted to a receiving device contains, in an encrypted form, all the information originally present in the original video stream. Thus, the video stream received by the client equipment already contains all the information initially present in the unencrypted video stream, even if it is stored in a form which does not allow its use. A malicious user can process the encrypted video stream so as to put it back in a form usable by a conventional video decoder and can thus bypass the protection system.
Afin d'empêcher l'accès à une copie numérique compressée d'un programme vidéo, une autre solution rencontrée dans l'art antérieur consiste à ajouter la protection sur la vidéo alors qu'elle est encore sous forme analogique, avant la compression numérique. Ainsi, pour 10 retirer la protection associée, il faut traiter le flux vidéo après le décodage MPEG, puisque c'est sous cette forme que la protection a été introduite, ce qui implique que seule une version décompressée du flux non protégé est accessible. Or une version initiale non compressée d'un 15 flux vidéo est difficilement exploitable. Dans cette optique on connaît la solution proposée par le document EP 1 011 269 Ai (Mindport), du même type que celle proposée par le document WO 00/60846 en ce qu'elle s'appuie également sur un cryptage à base de clés numériques. De 20 plus, cette solution n'est pas suffisante car la vidéo reconstituée n'est pas parfaitement identique à la vidéo originale. In order to prevent access to a compressed digital copy of a video program, another solution encountered in the prior art consists in adding protection to the video while it is still in analog form, before digital compression. Thus, to remove the associated protection, the video stream must be processed after the MPEG decoding, since it is in this form that the protection has been introduced, which implies that only a decompressed version of the unprotected stream is accessible. However, an initial uncompressed version of a video stream is difficult to use. With this in mind, the solution proposed by document EP 1 011 269 Ai (Mindport) is known, of the same type as that proposed by document WO 00/60846 in that it is also based on encryption based on digital keys. . In addition, this solution is not sufficient because the reconstructed video is not perfectly identical to the original video.
Une autre solution consiste à empêcher la 25 possibilité de visionner ou de faire une copie numérique non compressée du flux en conditionnant l'utilisation du flux vidéo à l'obtention d'informations de protection depuis un équipement distributeur. Dans cette optique, on connaît la solution proposée par le document EP 0 975 165 30 A2 (Sony Corporation), similaire à celle du document WO 00/60846 en ce qu'elle utilise un cryptage s'appuyant sur des clés numériques. Cependant cette solution n'est pas suffisante pour remédier au problème technique de la sécurité, car les informations envoyées depuis l'équipement distributeur vers l'équipement destinataire pour l'utilisation du flux vidéo sont des informations liées aux droits de reproduction limités du flux vidéo. Ainsi, le 5 flux vidéo reçu par l'équipement client contient là aussi toutes les informations initialement présentes dans le flux vidéo non protégé. Another solution is to prevent the possibility of viewing or making an uncompressed digital copy of the stream by conditioning the use of the video stream on obtaining protection information from a distributor equipment. With this in mind, the solution proposed by document EP 0 975 165 30 A2 (Sony Corporation) is known, similar to that of document WO 00/60846 in that it uses encryption based on digital keys. However, this solution is not sufficient to remedy the technical problem of security, because the information sent from the distributor equipment to the recipient equipment for the use of the video stream is information related to the limited reproduction rights of the video stream. . Thus, the video stream received by the client equipment again contains all the information initially present in the unprotected video stream.
L'invention concerne dans son acception la plus 10 générale un procédé pour la distribution de séquences audiovisuelles selon un format de flux nominal respectant la norme MPEG-2 TS, composé d'une succession de paquets TS, caractérisé en ce que l'on procède, avant la transmission à l'équipement client, à une analyse du flux pour générer un 15 premier flux conforme au format MPEG-2 TS, modifié en ce que tout ou partie des paquets TS le constituant ont été substitués par des paquets de même structure mais dont le contenu a été modifié, et un deuxième flux d'un format quelconque, comportant les informations numériques aptes à 20 permettre la reconstruction dudit flux nominal, puis à transmettre séparément les deux flux ainsi générés depuis le serveur vers l'équipement destinataire, et en ce que l'on calcule sur l'équipement destinataire une synthèse d'un flux au format nominal en fonction dudit premier flux 25 et dudit deuxième flux. The invention relates in its most general sense to a method for the distribution of audiovisual sequences according to a nominal stream format complying with the MPEG-2 TS standard, composed of a succession of TS packets, characterized in that one proceeds , before the transmission to the client equipment, to an analysis of the flow to generate a first flow conforming to the MPEG-2 TS format, modified in that all or part of the TS packets constituting it have been replaced by packets of the same structure but the content of which has been modified, and a second stream of any format, comprising the digital information able to allow the reconstruction of said nominal stream, then to transmit separately the two streams thus generated from the server to the recipient equipment, and in that a summary of a stream in nominal format is calculated on the recipient equipment as a function of said first stream and of said second stream.
De préférence, lesdits paquets TS substitués contiennent des informations relatives à un ou plusieurs flux vidéo inclus dans le flux TS. Preferably, said substituted TS packets contain information relating to one or more video streams included in the TS stream.
Avantageusement, ladite analyse du flux comporte une étape de détermination des paquets TS à substituer en fonction de leur contenu vidéo. Advantageously, said analysis of the flow includes a step of determining the TS packets to be substituted as a function of their video content.
Selon une variante, ledit deuxième flux contient les paquets TS substitués issus du flux nominal. According to a variant, said second stream contains the substituted TS packets originating from the nominal stream.
Selon une autre variante, le deuxième flux respecte le format MPEG-2 TS. According to another variant, the second stream respects the MPEG-2 TS format.
Selon un mode de mise en òuvre particulier, ledit premier flux à la même taille en octets que le flux original en format MPEG-2 TS. According to a particular mode of implementation, said first stream has the same size in bytes as the original stream in MPEG-2 TS format.
L'invention concerne également un équipement 10 pour la fabrication d'un flux vidéo pour la mise en oeuvre du procédé, comportant au moins un serveur multimédia contenant les séquences vidéos originales et caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'analyse du flux vidéo provenant dudit serveur pour générer lesdits deux flux. The invention also relates to equipment 10 for manufacturing a video stream for implementing the method, comprising at least one multimedia server containing the original video sequences and characterized in that it comprises a device for analyzing the stream video from said server to generate said two streams.
L'invention concerne aussi un équipement pour l'exploitation d'un flux vidéo pour la mise en oeuvre du procédé, comprenant un lecteur standard de flux MPEG-2 TS, au moins une interface d'enregistrement [disque dur] destiné à stocker le contenu dudit premier flux et au moins 20 une interface d'affichage, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen pour la recomposition du flux original à partir desdits deux flux. The invention also relates to equipment for operating a video stream for implementing the method, comprising a standard MPEG-2 TS stream player, at least one recording interface [hard disk] intended for storing the content of said first stream and at least one display interface, characterized in that it comprises a means for re-composition of the original stream from said two streams.
Enfin, l'invention porte sur un système pour la transmission d'un flux vidéo comprenant un équipement de 25 production d'un flux vidéo, au moins un équipement d'exploitation d'un flux vidéo et au moins un réseau de communication entre l'équipement de production et le(s) équipement(s) d'exploitation. Finally, the invention relates to a system for the transmission of a video stream comprising an equipment for producing a video stream, at least one equipment for operating a video stream and at least one communication network between the production equipment and operating equipment (s).
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un exemple non limitatif de réalisation qui suit, se référant aux dessins annexés o : * la figure 1 décrit l'architecture d'ensemble d'un système pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention * la figure 2 représente un mode de réalisation particulier du système d'analyse et de synthèse de flux de type MPEG conforme à l'invention L'invention concerne un flux audiovisuel au format MPEG-2 TS contenant au moins un flux vidéo élémentaire empaqueté. Le format du flux vidéo empaqueté 10 utilisé doit avoir les caractéristiques suivantes: * ce format doit décomposer les données en trames [frame], chaque trame comprenant au moins une image numérique I (Intra) complète; * chaque image I se décompose en macroblocs d'une taille donnée, lesdits macroblocs se décomposant eux-mêmes en blocs d'une taille donnée; * chaque image I contient des coefficients de corrélation entre les différents blocs et/ou macroblocs des images I. The present invention will be better understood on reading the description of a nonlimiting exemplary embodiment which follows, referring to the appended drawings o: * FIG. 1 describes the overall architecture of a system for the implementation of the method according to the invention * FIG. 2 represents a particular embodiment of the MPEG-type stream analysis and synthesis system according to the invention The invention relates to an audiovisual stream in MPEG-2 TS format containing at least a basic packaged video stream. The format of the packaged video stream 10 used must have the following characteristics: * this format must decompose the data into frames [frame], each frame comprising at least one complete digital image I (Intra); * each image I is broken down into macroblocks of a given size, said macroblocks themselves breaking down into blocks of a given size; * each image I contains correlation coefficients between the different blocks and / or macroblocks of the images I.
Dans la description qui suit, l'exemple In the following description, the example
concerne un flux MPEG-2 TS contenant un flux MPEG-2 vidéo sans que cela ne constitue une limitation de la portée de la protection. L'invention s'applique toutefois de la même façon pour des flux multimédia MPEG-4, directement au 25 format TS ou multiplexés dans un flux MPEG-2 TS. relates to an MPEG-2 TS stream containing an MPEG-2 video stream without this limiting the scope of protection. The invention however applies in the same way for MPEG-4 multimedia streams, directly in TS format or multiplexed in an MPEG-2 TS stream.
Le principe général d'un procédé de sécurisation d'un flux audiovisuel est exposé ci-après. The general principle of a process for securing an audiovisual stream is set out below.
L'objectif est d'autoriser les services de vidéo à la demande et à la carte à travers tous les réseaux de 30 diffusion et l'enregistrement local dans le boîtier décodeur numérique de l'usager. La solution consiste à conserver en permanence à l'extérieur de l'habitation de l'usager, en fait dans le réseau de diffusion et de transmission, une partie du programme audiovisuel enregistré, cette partie étant primordiale pour visualiser ledit programme audiovisuel sur un écran de télévision ou de type moniteur, mais étant d'un volume très faible par 5 rapport au volume total du programme audiovisuel numérique enregistré chez l'usager. La partie manquante sera transmise via le réseau de diffusion (transmission) au moment de la visualisation dudit programme audiovisuel numérique préenregistré chez l'usager. The objective is to authorize video-on-demand and pay-per-view services across all broadcast networks and local recording in the user's digital set-top box. The solution consists in permanently keeping a part of the recorded audiovisual program outside the user's home, in fact in the broadcasting and transmission network, this part being essential for viewing said audiovisual program on a screen. television or monitor type, but being of a very low volume compared to the total volume of the digital audiovisual program recorded by the user. The missing part will be transmitted via the broadcasting network (transmission) at the time of viewing of said pre-recorded digital audiovisual program at the user's.
La plus grande partie du flux audiovisuel, appelé " premier flux " sera donc transmise via un réseau de diffusion classique alors que la partie manquante appelée < deuxième flux " sera envoyée à la demande via un réseau de télécommunication bande étroite comme les réseaux 15 téléphoniques classiques ou les réseaux cellulaires de type GSM, GPRS ou UMTS ou en utilisant une petite partie d'un réseau de type DSL ou BLR, ou encore en utilisant un sousensemble de la bande passante partagée sur un réseau câblé. Most of the audiovisual stream, called "first stream" will therefore be transmitted via a conventional broadcasting network, while the missing portion called <second stream "will be sent on demand via a narrowband telecommunications network like conventional telephone networks. or cellular networks of the GSM, GPRS or UMTS type or by using a small part of a DSL or BLR type network, or even by using a subset of the shared bandwidth on a cable network.
Sur le dessin en annexe, la figure 1 est un 20 schéma de principe d'un système de distribution selon la présente invention. In the accompanying drawing, Figure 1 is a block diagram of a distribution system according to the present invention.
La figure 2 représente un mode de réalisation particulier du système d'analyse, de protection et de reconstitution de flux conforme à l'invention. FIG. 2 represents a particular embodiment of the system for analysis, protection and reconstruction of flows according to the invention.
Sur la figure 1, l'agencement d'interfaçage vidéo (8) est adapté pour relier au moins un dispositif d'affichage, par exemple un moniteur, un vidéo projecteur ou un dispositif de type écran de télévision (6), à au moins une interface de réseau de transmission et de 30 diffusion large bande (4) et à au moins une interface de réseau de télécommunication (10). Selon la présente invention, cet agencement est composé d'un module (8) comprenant principalement, d'une part, une unité de traitement adaptée pour traiter, en particulier reconstituer le flux original et décoder tout flux vidéo de type MPEG selon un programme logiciel de décodage et de reconstitution pré-chargé, de manière à l'afficher, en 5 temps réel ou différé, de le stocker, de l'enregistrer et/ou de l'envoyer sur un réseau de télécommunication et, d'autre part, au moins une interface d'écran (7) et une interface de connexion à un réseau local ou étendu (5) et/ou (9). Le réseau de transmission et de diffusion large 10 bande (4) et le réseau de télécommunication (10) pouvant être confondus en un seul réseau. In FIG. 1, the video interface arrangement (8) is adapted to connect at least one display device, for example a monitor, a video projector or a television screen type device (6), to at least a broadband transmission and broadcasting network interface (4) and at least one telecommunications network interface (10). According to the present invention, this arrangement is composed of a module (8) mainly comprising, on the one hand, a processing unit suitable for processing, in particular reconstructing the original stream and decoding any MPEG type video stream according to a software program pre-loaded decoding and reconstitution, so as to display it, in real or delayed time, to store it, to record it and / or to send it over a telecommunications network and, on the other hand, at least one screen interface (7) and an interface for connection to a local or wide area network (5) and / or (9). The broadband transmission and broadcasting network (4) and the telecommunications network (10) can be merged into a single network.
Le disque dur du module (8) peut être utilisé comme mémoire tampon pour stocker momentanément au moins une partie du programme ou de la séquence vidéo à afficher, 15 en cas de visualisation différée ou de limitation dans la bande passante du réseau de transmission. La visualisation peut être retardée ou différée à la demande de l'utilisateur ou du portail (12) . The hard disk of the module (8) can be used as a buffer memory for temporarily storing at least part of the program or of the video sequence to be displayed, in the event of delayed viewing or of limitation in the bandwidth of the transmission network. Viewing can be delayed or delayed at the request of the user or the portal (12).
Comme le montre la figure 1, l'interface de 20 connexion (5) est reliée à un réseau de transmission et de diffusion large bande (4) telle qu'un modem, un modem satellite, un modem câblé, d'une interface de ligne à fibre optique ou d'une interface radio ou infrarouge pour la communication sans-fil. As shown in FIG. 1, the connection interface (5) is connected to a broadband transmission and broadcasting network (4) such as a modem, a satellite modem, a cable modem, a communication interface fiber optic line or radio or infrared interface for wireless communication.
C'est par cette liaison classique de diffusion vidéo que seront transmis les contenus des programmes audiovisuels comme des films. Toutefois, de façon à ne pas laisser faire de copies pirates, avant de transmettre le contenu audiovisuel depuis le serveur (1) ou le portail 30 (12) il est prévu de conserver une petite partie du contenu audiovisuel dans le portail (12). It is through this classic video broadcasting link that the content of audiovisual programs such as films will be transmitted. However, so as not to allow pirated copies to be made, before transmitting the audiovisual content from the server (1) or the portal 30 (12) it is planned to keep a small part of the audiovisual content in the portal (12).
En cas de visualisation d'un programme audiovisuel en temps réel, cette petite partie du contenu audiovisuel conservée dans le portail (12) sera également envoyée au module (8) via le réseau de télécommunication (10). When viewing an audiovisual program in real time, this small part of the audiovisual content stored in the portal (12) will also be sent to the module (8) via the telecommunications network (10).
Comme les images successives d'une séquence 5 vidéo comportent un grand nombre d'éléments visuels identiques, MPEG n'enregistre que les éléments qui diffèrent les images successives. Ainsi, en modifiant uniquement une image entière de référence I et en conservant les informations numériques aptes à permettre sa 10 reconstitution dans le portail (12), les images successives qui dépendent de cette image I de référence sont également affectées par la dégradation, et il n'est pas nécessaire d'y apporter des modifications puisqu'elles feront diverger le flux visualisé en raison des perturbations apportées aux 15 images I de référence. L'objet de la partie système de MPEG-2 est de permettre de combiner un ou plusieurs flux élémentaires de données vidéo et audio, ainsi que d'autres types, pour former des flux isolés ou multiples se prêtant à l'enregistrement ou à la transmission. La sous partie TS 20 de la partie système de la norme MPEG-2 décrit un format de flux de données permettant de diffuser des programmes audiovisuels sur des réseaux exposés à des erreurs de transmissions comme par exemple le câble ou le satellite. Since the successive images of a video sequence contain a large number of identical visual elements, MPEG only records the elements which differ from the successive images. Thus, by modifying only an entire reference image I and retaining the digital information able to allow its reconstruction in the portal (12), the successive images which depend on this reference image I are also affected by the degradation, and it it is not necessary to make any modifications since they will cause the displayed flow to diverge due to the disturbances made to the 15 reference I images. The object of the MPEG-2 system part is to allow the combination of one or more elementary streams of video and audio data, as well as other types, to form isolated or multiple streams suitable for recording or recording. transmission. Subpart TS 20 of the system part of the MPEG-2 standard describes a data stream format for broadcasting audiovisual programs on networks exposed to transmission errors such as cable or satellite.
Les flux conformes à la partie TS (" Transport Stream " en 25 anglais ou flux de transport) de MPEG-2, les flux de transport, sont appelés flux MPEG-2 TS dans la suite. The streams conforming to the TS (“Transport Stream” in English or transport stream) part of MPEG-2, the transport streams, are hereinafter called MPEG-2 TS streams.
L'opération qui consiste à former un flux MPEG-2 TS à partir de un ou plusieurs flux élémentaires s'appelle multiplexage, l'opération inverse d'extraction des flux 30 élémentaires au sein d'un flux MPEG-2 TS s'appelle démultiplexage. Chaque flux MPEG-2 TS est composé d'une succession de paquets de 188 octets. La taille de ces paquets (autrement appelés paquets TS) est fixe. Chaque paquet contient un entête permettant notamment d'identifier sa charge utile (ou " payload " en anglais) ainsi que d'autres données numériques. La charge utile des paquets TS est mise à profit pour transporter les données à diffuser, 5 comme par exemple les flux élémentaires audio et vidéo. Les flux élémentaires multiplexés au sein d'un flux MPEG-2 TS sont préalablement empaquetés de façon à former des flux élémentaires empaquetés (ou PES pour " Packetized Elementary Stream " en anglais). Ces PES contiennent 10 notamment, dans les entêtes des paquets qui les forment, des informations permettant de synchroniser les flux vidéo et audio qui composent un programme audiovisuel. Les paquets formant un PES sont de taille variable. Certains paquets TS contiennent des données permettant d'associer 15 des flux élémentaires de façon à générer un programme audiovisuel, comme par exemple associer une piste vidéo avec la ou les piste(s) audio appropriée(s). Par souci de simplification, on appelle régulièrement flux vidéo un flux vidéo élémentaire empaqueté, ailleurs dans ce document. 20 L'invention s'applique également de la même façon à un flux audio correspondant à un flux audio empaqueté. The operation which consists in forming an MPEG-2 TS stream from one or more elementary streams is called multiplexing, the reverse operation of extracting the elementary streams within an MPEG-2 TS stream is called demultiplexing. Each MPEG-2 TS stream consists of a succession of 188 byte packets. The size of these packets (otherwise called TS packets) is fixed. Each packet contains a header allowing in particular to identify its payload (or "payload" in English) as well as other digital data. The payload of the TS packets is used to transport the data to be broadcast, such as for example the elementary audio and video streams. The elementary streams multiplexed within an MPEG-2 TS stream are previously packaged so as to form packaged elementary streams (or PES for "Packetized Elementary Stream"). These PES notably contain, in the headers of the packets which form them, information making it possible to synchronize the video and audio streams which make up an audiovisual program. The packets forming a PES vary in size. Certain TS packets contain data making it possible to associate elementary streams so as to generate an audiovisual program, such as for example associating a video track with the appropriate audio track (s). For the sake of simplification, regularly called video stream an elementary packaged video stream, elsewhere in this document. The invention also applies in the same way to an audio stream corresponding to a packaged audio stream.
L'invention consiste à substituer certains paquets TS du flux nominal par des paquets de même structure et permettant au flux obtenu, ledit premier flux, 25 de rester conforme à la norme MPEG-2, mais dont les contenus ont été modifiés de façon à altérer l'affichage. The invention consists in substituting certain TS packets of the nominal stream with packets of the same structure and allowing the stream obtained, said first stream, to remain in conformity with the MPEG-2 standard, but the contents of which have been modified so as to alter the display.
Cette substitution est effectuée en deux étapes: - identification des paquets TS vidéo à modifier; - analyse et modification du contenu des paquets TS à 30 modifier. This substitution is carried out in two stages: - identification of the TS video packets to be modified; - analysis and modification of the content of TS packets to be modified.
L'identification du contenu des paquets TS consiste à sélectionner, au sein du flux MPEG-2 TS, les paquets porteurs d'information vidéo. Cette opération est similaire à une opération de démultiplexage de flux MPEG-2 TS, bien connue de l'homme de l'art. The identification of the contents of the TS packets consists in selecting, within the MPEG-2 TS stream, the packets carrying video information. This operation is similar to an operation for demultiplexing an MPEG-2 TS stream, well known to those skilled in the art.
La deuxième étape consiste à analyser et modifier le flux vidéo MPEG-2 au sein des paquets TS du flux nominal au format MPEG-2 TS. The second step is to analyze and modify the MPEG-2 video stream within TS packets of the nominal stream in MPEG-2 TS format.
Un flux vidéo numérique de type MPEG-2 est constitué de séquences d'images (ou plans ou frames (trames)), regroupées en groupes d'images " Groups Of Pictures " (GOPs). Une image peut être de type I (Intra), P 10 (Prédite), B (Bidirectionnelle). Les images I sont les images de référence, elles sont entièrement codées et sont donc de taille élevée et ne contiennent pas d'information sur le mouvement. Les plans P sont des plans prédits à partir de plans précédents, que ce soit I et/ou P par des 15 vecteurs de mouvement dans une seule direction, dite en avant (< forward " en anglais). Les plans B sont dits bidirectionnels, ils sont liés aux plans I et/ou P les précédant ou les suivant par des vecteurs de mouvement dans les deux directions temporelles (en avant et en arrière ou 20 < backward " en anglais). Les vecteurs de mouvement représentent des vecteurs bidimensionnels utilisés pour la compensation de mouvements, qui procurent la différence de coordonnées entre une partie de l'image courante et une partie de l'image de référence. Une image est organisée par 25 slices ou tranches, comportant des macroblocs, eux-mêmes constitués de blocs, contenant des éléments décrivant le contenu du flux vidéo, par exemple les coefficients DC issus d'une transformation fréquentielle et relatifs au fondamental, c'est-à-dire à la valeur moyenne des 30 coefficients d'un bloc, ou alors les coefficients AC relatifs aux fréquences plus élevées. La modification apportée au flux vidéo consiste à utiliser les corrélations entre les coefficients DC dans une image I et les corrélations entre les images I, B et P, afin de pouvoir manipuler l'aspect et la validité visuelle de la séquence à laquelle appartient l'image I en question. An MPEG-2 digital video stream consists of sequences of images (or planes or frames), grouped into groups of "Group Of Pictures" (GOPs). An image can be of type I (Intra), P 10 (Predicted), B (Bidirectional). The images I are the reference images, they are fully coded and are therefore of large size and do not contain information on the movement. The planes P are planes predicted from previous planes, whether I and / or P by motion vectors in a single direction, called forward. The planes B are said to be bidirectional, they are linked to the planes I and / or P preceding or following them by vectors of movement in the two temporal directions (in front and in back or 20 <backward "in English). Motion vectors represent two-dimensional vectors used for motion compensation, which provide the difference in coordinates between a part of the current image and a part of the reference image. An image is organized by 25 slices or slices, comprising macroblocks, themselves made up of blocks, containing elements describing the content of the video stream, for example the DC coefficients resulting from a frequency transformation and relating to the fundamental, this is that is to say the average value of the 30 coefficients of a block, or then the AC coefficients relating to the higher frequencies. The modification made to the video stream consists in using the correlations between the DC coefficients in an image I and the correlations between the images I, B and P, in order to be able to manipulate the appearance and the visual validity of the sequence to which the image I in question.
En effet, étant donné que les images I sont les 5 porteurs principaux d'information dans une séquence MPEG vidéo, toute modification importante affectant ces images I aura nécessairement un impact sur la validité de la séquence. Indeed, given that the I images are the 5 main carriers of information in an MPEG video sequence, any significant modification affecting these I images will necessarily have an impact on the validity of the sequence.
Ainsi, la possibilité d'obtenir des dégradations importantes des images I sans effectuer de manipulations compliquées est offerte par la corrélation entre les coefficients DC dans cette image I. Ces coefficients, étant fortement dépendants les uns des autres, car codés en différentiel, déterminent dans une 15 grande partie la valeur des coefficients de la même nature qui suivent. C'est ainsi que, en modifiant l'information qui y est contenue, on modifie profondément les images I et par conséquent toute la séquence MPEG qui suit cette image I. Chaque macrobloc d'une image I contient six blocs, chacun d'entre eux commençant par un coefficient DC. Thus, the possibility of obtaining significant degradations of the images I without carrying out complicated manipulations is offered by the correlation between the coefficients DC in this image I. These coefficients, being strongly dependent on each other, because coded in differential, determine in much of the value of the following coefficients of the same kind. Thus, by modifying the information contained therein, we deeply modify the I images and consequently the entire MPEG sequence which follows this I image. Each macroblock of an I image contains six blocks, each of them starting with a DC coefficient.
Quatre blocs correspondent à la luminance (Y), et deux à la chrominance (Cb et Cr) du macrobloc. La valeur écrite dans un fichier du flux MPEG représentant un coefficient DC est 25 en effet la différence entre la vraie valeur de ce coefficient et celle du coefficient correspondant qui précède et qui, pour les blocs Y, peut se trouver dans le même macrobloc ou dans le macrobloc précédent, tandis que pour les blocs Cb et Cr il se trouve toujours dans le 30 macrobloc précédent. Une modification de l'une de ces différences entraînera automatiquement une modification d'information dans tous les macroblocs qui suivent. Four blocks correspond to the luminance (Y), and two to the chrominance (Cb and Cr) of the macroblock. The value written in a file of the MPEG stream representing a DC coefficient is in fact the difference between the true value of this coefficient and that of the corresponding coefficient which precedes and which, for the Y blocks, can be found in the same macroblock or in the previous macroblock, while for the blocks Cb and Cr it is always in the previous macroblock. A modification of one of these differences will automatically cause a modification of information in all the macroblocks which follow.
Cette méthode est optimale pour la dégradation visuelle du flux MPEG vidéo en utilisant les coefficients DC des blocs, mais elle peut être appliquée également aux coefficients AC. Il est aussi envisageable de modifier certains de ces coefficients AC de manière aléatoire. This method is optimal for visual degradation of the MPEG video stream using the DC coefficients of the blocks, but it can also be applied to the AC coefficients. It is also possible to modify some of these AC coefficients randomly.
De plus, les images B et P du flux MPEG contiennent également des coefficients AC et DC et sont donc également traitées par l'invention. In addition, the B and P images of the MPEG stream also contain coefficients AC and DC and are therefore also treated by the invention.
La modification des coefficients AC et DC 10 décrite ci-dessus est effectuée sur le contenu vidéo des paquets TS à substituer. Toutefois, substituer un de ces coefficients par un coefficient de même nature mais aléatoire, ne garantit pas que le flux MPEG-2 TS résultant respecte encore la norme: la taille des coefficients AC et 15 DC insérés doit être la même que la taille des coefficients initiaux. Dans le cas contraire le multiplexage des différents flux composant le flux nominal MPEG-2 TS, risque de ne plus être correct. De plus, changer la taille des coefficients pourrait modifier le débit binaire du flux 20 MPEG-2 TS, ce qui peut poser de gros problèmes lors de sa diffusion sur des réseaux classiques du type satellite ou câble. C'est pourquoi les coefficients aléatoires insérés doivent avoir exactement la même taille binaire que les coefficients d'origine. Dans la suite, nous allons 25 expliquer comment effectuer des modifications de coefficients DC et de coefficients AC, sans changer la taille des mots binaires sur lesquels ils sont codés. Il est toutefois parfaitement possible de modifier un autre champ binaire du flux vidéo de façon complémentaire, de 30 manière à dégrader davantage l'affichage du programme vidéo modifié, ces modifications gardant le flux conforme à la norme. The modification of the coefficients AC and DC 10 described above is carried out on the video content of the TS packets to be substituted. However, substituting one of these coefficients with a similar but random coefficient does not guarantee that the resulting MPEG-2 TS stream still meets the standard: the size of the inserted AC and 15 DC coefficients must be the same as the size of the coefficients initial. Otherwise, the multiplexing of the different streams making up the nominal MPEG-2 TS stream may no longer be correct. In addition, changing the size of the coefficients could change the bit rate of the 20 MPEG-2 TS stream, which can cause major problems when broadcast over conventional networks such as satellite or cable. This is why the inserted random coefficients must have exactly the same binary size as the original coefficients. In the following, we will explain how to effect modifications of DC coefficients and of AC coefficients, without changing the size of the binary words on which they are coded. It is however perfectly possible to modify another binary field of the video stream in a complementary manner, so as to further degrade the display of the modified video program, these modifications keeping the stream in accordance with the standard.
Les coefficients DC sont codés sur deux champs binaires dans MPEG-2: un champ " dct_dcsize " que nous appellerons " taille ", et un champ " dctdcdifferential " que nous appellerons < différentiel ". Le premier champ 5 " taille " permet d'indiquer le nombre de bits sur lequel est codé la valeur " différentiel ". Substituer un coefficient DC par un coefficient aléatoire est donc possible en laissant le champ " taille " inchangé, et en remplaçant le champ " différentiel > par un mot binaire 10 aléatoire de longueur " taille ". The DC coefficients are coded on two binary fields in MPEG-2: a "dct_dcsize" field which we will call "size", and a "dctdcdifferential" field which we will call <differential ". The first field 5" size "allows to indicate the number of bits on which the "differential" value is coded. Substituting a DC coefficient by a random coefficient is therefore possible by leaving the "size" field unchanged, and replacing the "differential" field with a random binary word of length " cut ".
Les coefficients AC sont codés sous forme d'une liste de couples (run, level). Un " run " (série en français) étant le nombre de coefficients AC nuls précédant un coefficient AC de valeur " level " (niveau en français). 15 Ainsi, la suite de coefficients AC 0, 0, 1, 0, 0, 0, 5 est écrite sous la forme (2,1),(3,5). Ces couples (run, level) sont de plus écrits dans le flux binaire en utilisant une technique de codage à longueur variable: les couples d'occurrence les plus grandes sont codés sur un nombre de 20 bits plus faible que les couples plus rarement rencontrés. The AC coefficients are coded in the form of a list of couples (run, level). A "run" (series in French) being the number of null AC coefficients preceding a coefficient AC of value "level" (level in French). 15 Thus, the series of coefficients AC 0, 0, 1, 0, 0, 0, 5 is written in the form (2,1), (3,5). These pairs (run, level) are also written in the bit stream using a variable length coding technique: the largest occurrence couples are coded on a lower 20-bit number than the less frequently encountered couples.
Les couples pour lesquels aucun code à longueur variable n'a été prévu (parce que leur fréquence d'apparition est trop faible) sont écrits dans le flux à l'aide d'un < escape code " ou code d'échappement. Cette dernière technique consiste à écrire un mot binaire prédéfini dans le flux, indiquant au décodeur que le " run " et le " level " qu'il est en train de lire sont codés de manière séparée et indépendante, sur des mots binaires à longueur fixe (6 bits pour le " run " et 12 pour le " level " signé) 30 juste après le code d'échappement. Il existe en général plusieurs couples (" run ", " level ") possibles pour une longueur binaire donnée. Ainsi, les mots binaires 0100 et 0101 correspondent à deux couples (< run ", " level ") différents. Remplacer des coefficients AC d'un flux vidéo MPEG-2 par des valeurs aléatoires consiste donc à choisir un mot binaire autorisé de même taille que le mot binaire à modifier, et l'écrire à sa place. La norme MPEG-2 définit 5 deux tables possibles de correspondance entre des couples " run ", " level " et des mots binaires (table B-14 et B-15 de la norme MPEG-2 vidéo); pour trouver un couple de même taille que le couple à substituer, il suffit donc de parcourir la table adaptée et de trouver un couple 10 approprié. Ceci n'est pas toujours possible pour les mots binaires les plus courts, dans ce cas il faut laisser le couple inchangé. Dans le cas o le couple (<" run ", " level ">) est écrit à l'aide d'un < escape code " ou code d'échappement, on remplace les mots binaires correspondant 15 au " run " et au " level " par des valeurs aléatoires, sur le même nombre de bits. Couples for which no variable length code has been provided (because their frequency of appearance is too low) are written to the stream using an <escape code "or escape code. technique consists of writing a predefined binary word in the stream, indicating to the decoder that the "run" and the "level" it is reading are coded separately and independently, on binary words of fixed length (6 bits for "run" and 12 for signed "level") 30 just after the escape code. There are generally several possible pairs ("run", "level") for a given bit length. binary 0100 and 0101 correspond to two different couples (<run "," level "). Replacing the AC coefficients of an MPEG-2 video stream with random values therefore consists in choosing an authorized binary word of the same size as the binary word to be modified, and writing it in its place. The MPEG-2 standard defines 5 two possible tables of correspondence between "run", "level" pairs and binary words (table B-14 and B-15 of the MPEG-2 video standard); to find a pair of the same size as the pair to be substituted, it suffices to browse the adapted table and find a suitable pair 10. This is not always possible for the shortest binary words, in this case the couple should be left unchanged. In the case where the pair (<"run", "level">) is written using an <escape code "or escape code, we replace the binary words corresponding to" run "and" level "by random values, on the same number of bits.
Les modifications apportées au flux vidéo élémentaire ne sont apportées qu'au sein de certains paquets TS, choisis en fonction de leurs caractéristiques 20 et de leur contenu. Plusieurs exemples de réalisation sont décrits ci-après. The modifications made to the elementary video stream are only made within certain TS packets, chosen according to their characteristics and their content. Several exemplary embodiments are described below.
Dans un premier exemple de réalisation, le flux MPEG-2 TS est analysé de façon à pouvoir identifier et traiter les mots binaires correspondant aux coefficients DC 25 et AC, contenus dans les paquets TS. Un ou plusieurs flux vidéo sont traités. La suite du document décrit le procédé utilisé pour traiter un flux vidéo. Dans cet exemple de réalisation, tous les coefficients DC et AC identifiés sont modifiés de la manière décrite cidessus. Le procédé garde 30 en mémoire une copie originale du paquet TS qu'il est en train de traiter. Lorsque le système a fini de traiter un paquet TS donné, il décide soit de reprendre le paquet TS d'origine (non modifié) et de l'écrire dans le flux de sortie (autrement appelé premier flux), soit d'écrire le paquet qu'il vient d'obtenir par modification du paquet original. Ledit premier flux obtenu possède donc des paquets TS dont les contenus ont été entièrement modifiés, et des paquets TS dont les contenus sont inchangés. In a first embodiment, the MPEG-2 TS stream is analyzed so as to be able to identify and process the binary words corresponding to the coefficients DC 25 and AC, contained in the TS packets. One or more video streams are processed. The remainder of the document describes the process used to process a video stream. In this exemplary embodiment, all of the DC and AC coefficients identified are modified in the manner described above. The method keeps in memory an original copy of the TS packet that it is processing. When the system has finished processing a given TS packet, it decides either to take the original TS packet (unmodified) and write it to the output stream (otherwise called first stream), or to write the packet that he just got by modifying the original package. Said first stream obtained therefore has TS packets whose contents have been entirely modified, and TS packets whose contents are unchanged.
Si plusieurs flux vidéo sont traités simultanément, le traitement à réaliser est le même pour chaque flux vidéo, et les différents traitements sont réalisés de manière indépendante. If several video streams are processed simultaneously, the processing to be carried out is the same for each video stream, and the various processing operations are carried out independently.
Le choix des paquets TS modifiés à écrire en sortie du module d'analyse et de modification dépend de la quantité de modifications à apporter au flux. Il dépend également du contenu vidéo traité. Ainsi une modification apportée à un mot binaire long est plus dégradante 15 visuellement qu'une modification apportée à un mot binaire court car dans le cas d'un mot binaire long, le nombre de mots binaires de même taille disponibles est plus important. Ainsi, il y a plus de chance que la valeur insérée soit très éloignée de la valeur d'origine pour un 20 mot long que pour un mot court. Lors de la décision d'écrire ou non le paquet TS en sortie, le système teste la longueur moyenne des coefficients qui ont été modifiés au sein du paquet, et si celle-ci est supérieure à un seuil, il écrit le paquet TS modifié en sortie, sinon, c'est le 25 paquet TS d'origine, non modifié, qu'il écrit en sortie du système d'analyse et de modification. The choice of modified TS packets to be written at the output of the analysis and modification module depends on the quantity of modifications to be made to the flow. It also depends on the video content processed. Thus, a modification made to a long binary word is more degrading visually than a modification made to a short binary word because in the case of a long binary word, the number of binary words of the same size available is greater. Thus, there is a greater chance that the inserted value is very far from the original value for a long word than for a short word. When deciding whether or not to write the TS packet as output, the system tests the average length of the coefficients which have been modified within the packet, and if this is greater than a threshold, it writes the modified TS packet in output, otherwise, it is the original unmodified TS packet which it writes at the output of the analysis and modification system.
Dans une variante de cet exemple de réalisation, seuls les paquets TS contenant de l'information relative aux images I du flux vidéo sont 30traités et écrits dans ledit premier flux. In a variant of this exemplary embodiment, only the TS packets containing information relating to the images I of the video stream are processed and written in said first stream.
Dans une autre variante de cet exemple de réalisation, les paquets TS contenant de l'information relative aux images I et P ou B du flux vidéo sont traités et écrits dans ledit premier flux. In another variant of this exemplary embodiment, the TS packets containing information relating to the I and P or B images of the video stream are processed and written in said first stream.
Dans une autre variante de cet exemple de réalisation, seuls les paquets TS contenant de 5 l'information relative aux débuts des < slices " ou tranches composant les images I du flux vidéo sont traités et écrits dans ledit premier flux. In another variant of this exemplary embodiment, only the TS packets containing information relating to the beginnings of the "slices" or slices composing the images I of the video stream are processed and written in said first stream.
Dans un autre exemple de réalisation, les coefficients AC et DC ne sont pas tous modifiés au sein du 10 flux vidéo traité. Le système d'analyse et de modification utilise un " interrupteur " de contrôle de modification ou substitution. Lorsque le système commence à traiter un paquet TS donné, il décide de le modifier ou non de manière aléatoire. S'il décide de le modifier, il place son 15 interrupteur sur la position " modification " ; dans ce cas tous les coefficients AC et DC qui suivent sont modifiés jusqu'à ce que l'interrupteur repasse à la position " recopie ". Le système passe à la position " recopie " lorsqu'il commence le traitement d'un paquet TS qu'il ne 20 souhaite pas modifier. In another exemplary embodiment, the coefficients AC and DC are not all modified within the video stream processed. The analysis and modification system uses a modification or substitution control "switch". When the system starts processing a given TS packet, it decides whether or not to modify it randomly. If he decides to modify it, he places his switch in the "modification" position; in this case, all of the following AC and DC coefficients are modified until the switch returns to the "copy" position. The system goes to the "copy" position when it starts processing a TS packet which it does not wish to modify.
Dans tous les exemples de réalisation, les paquets TS d'origine, correspondant à des paquets modifiés dans le premier flux modifié, sont conservés dans un deuxième flux de format quelconque dans le portail (12) et 25 ne sont pas transmis au module (8). In all the exemplary embodiments, the original TS packets, corresponding to packets modified in the first modified stream, are kept in a second stream of any format in the portal (12) and 25 are not transmitted to the module (8 ).
Lorsqu'il lit la séquence binaire, un décodeur classique MPEG identifie le début d'une image codée, puis le type de l'image. Pour éviter toute confusion entre un boîtier décodeur standard souvent appelé " Set Top Box ou 30 STB ", le décodeur standard MPEG sera appelé " Lecteur " (g Player " ou < Viewer ") dans la suite du document. Ce Lecteur peut être réalisé de manière physique (ou " hardware ") et/ou de manière informatique (" software "). When reading the binary sequence, a conventional MPEG decoder identifies the beginning of an encoded image, then the type of the image. To avoid any confusion between a standard decoder box often called "Set Top Box or 30 STB", the standard MPEG decoder will be called "Player" (g Player "or <Viewer") in the rest of the document. This Reader can be produced physically (or "hardware") and / or computerized ("software").
Le lecteur MPEG décode successivement chaque macrobloc de l'image. L'image est reconstruite quand tous ses macroblocs ont été traités. S'il s'agit d'une image I, elle constitue une image de référence pour les images subséquentes et elle 5 est stockée à la place de l'image de référence la plus ancienne. Les images sont ainsi disponibles, sous forme numérique, pour un traitement ultérieur et affichage, au gré de l'application. The MPEG player successively decodes each macroblock of the image. The image is reconstructed when all of its macroblocks have been processed. If it is an image I, it constitutes a reference image for the subsequent images and it is stored in place of the oldest reference image. The images are thus available, in digital form, for further processing and display, depending on the application.
Certains paquets TS du flux audiovisuel sont 10 donc conservés dans le portail (12). Par contre, en lieu et place des paquets TS non transmis, le dispositif conforme à l'invention intercalera des paquets TS erronés de même nature et taille que les paquets enlevés et conservés dans le portail (12) de sorte que le Lecteur standard MPEG du 15 module (8) ne soit pas perturbé par ces modifications qu'il ignorera et reconstituera en sortie un flux de sortie MPEG qui sera non correct du point de vue visuel pour un être humain mais correct du point de vue format MPEG. Certain TS packets of the audiovisual stream are therefore kept in the portal (12). On the other hand, in place of the non-transmitted TS packets, the device according to the invention will insert erroneous TS packets of the same nature and size as the packets removed and stored in the portal (12) so that the standard MPEG player of the 15 module (8) is not disturbed by these modifications that it will ignore and reconstruct as output an MPEG output stream which will be not correct from the visual point of view for a human being but correct from the point of view of MPEG format.
Le Lecteur MPEG du boîtier décodeur (8) est un 20 Lecteur standard MPEG et n'est en aucune manière modifié ou affecté par les changements apportés au sein du flux MPEG. The MPEG player of the set-top box (8) is a standard MPEG player and is in no way modified or affected by the changes made within the MPEG stream.
Comme le montre la figure 1, l'interface de connexion (9) est reliée à un réseau de télécommunication étendu (10), directement ou par un réseau local servant de 25 réseau d'accès et est constitué par exemple d'une interface de ligne d'abonné (Réseau téléphonique analogique ou numérique, DSL, BLR, GSM, GPRS, UMTS, etc.). As shown in FIG. 1, the connection interface (9) is connected to an extended telecommunications network (10), directly or by a local network serving as an access network and consists for example of a communication interface. subscriber line (Analog or digital telephone network, DSL, BLR, GSM, GPRS, UMTS, etc.).
Ainsi donc, les programmes audiovisuels sont diffusés de façon classique en mode multi-diffusion 30 (" broadcast ") via le réseau de transmission large bande (4) de type hertzien, câble, satellite, numérique hertzien, DSL, etc. depuis le serveur (1) directement via la liaison (3bis) ou via le portail (12) via la liaison (2) et (3) vers le module décodeur (8) à travers la liaison (5). Thus, the audiovisual programs are conventionally broadcast in multi-broadcast mode 30 ("broadcast") via the broadband transmission network (4) of the hertzian, cable, satellite, digital hertzian, DSL, etc. type. from the server (1) directly via the link (3bis) or via the portal (12) via the link (2) and (3) to the decoder module (8) through the link (5).
Chaque programme audiovisuel ainsi diffusé peut être crypté ou non, et, conformément à la présente invention, les flux de type MPEG comportent des paquets TS substitués par des 5 paquets dont les contenus ont été modifiés comme décrit cidessus. En fonction des paramètres choisis par l'usager ou des informations transmises par le serveur de diffusion, certains programmes audiovisuels ainsi modifiés et incomplets sont enregistrés dans le disque dur du boîtier 10 (8). Each audiovisual program thus broadcast can be encrypted or not, and, in accordance with the present invention, the MPEG type streams comprise TS packets substituted by packets whose contents have been modified as described above. Depending on the parameters chosen by the user or on the information transmitted by the broadcasting server, certain audiovisual programs thus modified and incomplete are recorded in the hard disk of box 10 (8).
Lorsque l'usager désire visualiser un programme audiovisuel ainsi enregistré dans le disque dur de son boîtier (8) il en fait la demande de façon classique au moyen d'une télécommande reliée à son boîtier (8) qui se 15 connecte alors automatiquement au portail (12) via la liaison (9) de type réseau local ou accès direct et à travers le réseau de télécommunication (10) lui-même relié au portail (12) via la liaison (11). Tout au long de la visualisation du programme audiovisuel, les liaisons (9) et 20 (11) restent établies et permettent au boîtier (8) de recevoir les fonctions et les paramètres de remise en ordre et de restauration des paquets TS modifiés, ainsi que les paquets TS originaux conservés dans le portail (12). Les paquets TS ainsi transmis ne sont jamais enregistrés dans 25 le disque dur du boîtier (8) car le flux vidéo reconstitué par le module de synthèse est directement affiché sur l'écran de visualisation (6) via la liaison (7) après avoir été traité par le Lecteur du boîtier (8) à partir de sa mémoire locale volatile. Une fois traités et visualisés, 30 les paquets TS originaux venant d'être transmis par le portail (12) sont effacés de la mémoire volatile locale du boîtier (8). When the user wishes to view an audiovisual program thus recorded in the hard disk of his box (8), he requests it in a conventional manner by means of a remote control connected to his box (8) which then automatically connects to the portal. (12) via the link (9) of the local network or direct access type and through the telecommunications network (10) itself connected to the portal (12) via the link (11). Throughout the visualization of the audiovisual program, the links (9) and 20 (11) remain established and allow the box (8) to receive the functions and parameters for reordering and restoring the modified TS packets, as well as the original TS packets kept in the portal (12). TS packets thus transmitted are never recorded in the hard disk of the box (8) because the video stream reconstituted by the synthesis module is directly displayed on the display screen (6) via the link (7) after being processed by the Reader of the box (8) from its volatile local memory. Once processed and displayed, the original TS packets which have just been transmitted by the portal (12) are erased from the local volatile memory of the box (8).
A chaque fois que l'usager voudra regarder un programme enregistré dans le disque dur du boîtier (8) le boîtier (8) se connectera automatiquement vers le portail (12). Le reconstitution du flux MPEG d'origine dans 5 l'agencement d'interfaçage vidéo (8) est sans aucune perte. Whenever the user wants to watch a program recorded in the hard disk of the box (8) the box (8) will automatically connect to the portal (12). The reconstruction of the original MPEG stream in the video interface arrangement (8) is lossless.
De même lorsque l'usager fera une pause, la transmission dudit deuxième flux, contenant les paquets TS d'origine, en provenance du portail (12) sera interrompue jusqu'à la reprise de la visualisation, garantissant ainsi 10 que toutes les informations d'un programme audiovisuel ne se retrouvent dans le boîtier (8) à un moment donné et évitant ainsi à une personne mal intentionnée de faire des copies pirates de ces enregistrements. Similarly, when the user pauses, the transmission of said second stream, containing the original TS packets, coming from the portal (12) will be interrupted until resumption of viewing, thus guaranteeing that all the information of 'an audiovisual program is not found in the box (8) at a given time and thus avoiding a malicious person to make pirated copies of these recordings.
Dans un mode de réalisation particulier, ledit 15 deuxième flux contenant les informations permettant la reconstitution et la visualisation du programme audiovisuel par l'usager est structuré de telle sorte qu'il respecte la norme MPEG-2 TS. In a particular embodiment, said second stream containing the information enabling the audiovisual program to be reconstituted and displayed by the user is structured so that it complies with the MPEG-2 TS standard.
Bien que la présente invention soit plus particulièrement axée sur les flux vidéo inclus dans les flux MPEG-2 TS, il est entendu que toute information multimédia interactive et toutes données interactives multiplexées dans un flux MPEG-2 TS peuvent être traitées 25 par le présent agencement et le présent système, les données vidéo de type MPEG étant les plus élaborées. La présente invention sera mieux comprise grâce à la description suivante présentant la base physique de la présente invention et en référence à la figure 2 du dessin 30 en annexe représentant un mode de réalisation préféré de cette dernière en tant qu'exemple non limitatif de réalisation particulièrement bien adaptée pour les réseaux câblés et de satellites. Although the present invention is more particularly focused on the video streams included in the MPEG-2 TS streams, it is understood that any interactive multimedia information and any interactive data multiplexed in an MPEG-2 TS stream can be processed by the present arrangement and the present system, the MPEG type video data being the most elaborate. The present invention will be better understood from the following description presenting the physical basis of the present invention and with reference to FIG. 2 of the appended drawing 30 representing a preferred embodiment of the latter as a non-limiting example of embodiment particularly well suited for cable and satellite networks.
Le flux MPEG-2 TS (101) complet est analysé par le dispositif d'analyse (121) du portail (12) et sera ainsi séparé en un flux de type MPEG-2 TS, ledit premier flux, mais dont certains paquets TS auront été substitués et qui 5 sera envoyé via la sortie (122) du portail vers le réseau de diffusion transmission large bande (4). The complete MPEG-2 TS stream (101) is analyzed by the analysis device (121) of the portal (12) and will thus be separated into an MPEG-2 TS type stream, said first stream, but some TS packets of which will have have been substituted and which will be sent via the outlet (122) of the portal to the broadband transmission broadcasting network (4).
L'autre partie du flux MPEG modifié, ledit deuxième flux, sera mémorisée dans la mémoire tampon (123) du portail (12). Pour chaque flux MPEG ainsi diffusé, le 10 portail (12) conservera dans une mémoire tampon (123) les modifications qui auront été apportées à ce flux MPEG-2 TS par l'analyseur (121) du portail (12) ainsi que les paquets TS originaux. Il est précisé que, pour un même flux d'entrée MPEG-2 TS (101) le traitement du flux peut être 15 différent pour chaque utilisateur (8) et/ou pour chaque groupe d'utilisateurs (8). Ainsi, la mémoire tampon (123) du portail (12) comprend une zone de mémoire différente pour chaque utilisateur. The other part of the modified MPEG stream, said second stream, will be stored in the buffer memory (123) of the portal (12). For each MPEG stream thus broadcast, the portal (12) will keep in a buffer memory (123) the modifications which have been made to this MPEG-2 TS stream by the analyzer (121) of the portal (12) as well as the packets Original TS. It is specified that, for the same MPEG-2 TS input stream (101), the processing of the stream may be different for each user (8) and / or for each group of users (8). Thus, the buffer memory (123) of the portal (12) includes a different memory area for each user.
Dans l'exemple réalisé qui suit, seuls les 20 paquets TS vidéo contenant le début d'une slice (ou tranche) d'une image I dont le contenu est relatif à une image I, sont modifiés. In the example which follows, only the 20 TS video packets containing the start of a slice (or slice) of an image I, the content of which relates to an image I, are modified.
Décrivons maintenant en détail les différentes étapes pour un utilisateur. Now let's describe in detail the different steps for a user.
Le portail (121) a choisi le flux MPEG-2 TS (101) qu'il va devoir envoyer à l'utilisateur (8) pour être regardé sur son écran de télévision (6). Cet utilisateur est relié à un réseau câblé numérique de diffusion (4) et à un réseau de télécommunication ADSL (10). The portal (121) has chosen the MPEG-2 TS stream (101) which it will have to send to the user (8) to be watched on its television screen (6). This user is connected to a digital cable broadcasting network (4) and to an ADSL telecommunications network (10).
Le système d'analyse (121) du portail (12) va donc lire le flux entrant MPEG-2 TS (101) et, chaque fois qu'il détecte un paquet TS à modifier, il analyse son contenu. Cette analyse lui permet de reconnaître dans le code les coefficients DC et AC, et de les substituer par des valeurs aléatoires sans changer leur taille, au sein du paquet TS, afin de rendre les images (et par conséquent la séquence) non acceptables du point de vue perception 5 visuelles humaines. Les vrais paquets TS seront stockés dans le tampon de sortie (123), qui permettra plus tard la reconstitution de la séquence de départ dans le boîtier (8), en suivant le schéma inverse. The analysis system (121) of the portal (12) will therefore read the incoming MPEG-2 TS stream (101) and, each time it detects a TS packet to be modified, it analyzes its content. This analysis allows it to recognize in the code the coefficients DC and AC, and to substitute them by random values without changing their size, within the TS packet, in order to make the images (and consequently the sequence) unacceptable from the point 5 human visual perception. The real TS packets will be stored in the output buffer (123), which will later allow the reconstitution of the starting sequence in the box (8), following the reverse diagram.
Le système d'analyse et de modification (121) 10 inscrit alors le vrai paquet TS dans le tampon (123). Le système d'analyse (121) continue son analyse jusqu'à la fin du flux d'entrée MPEG. The analysis and modification system (121) 10 then writes the real TS packet into the buffer (123). The analysis system (121) continues its analysis until the end of the MPEG input stream.
Le nouveau flux MPEG modifié est alors enregistré dans le tampon de sortie (122) pour être diffusé 15 sur le réseau de diffusion (4) à travers la liaison (3). The new modified MPEG stream is then recorded in the output buffer (122) to be broadcast on the broadcasting network (4) through the link (3).
Les paquets TS substitués du flux MPEG-2 TS entrant (101) sont mémorisés dans le tampon (123) du portail (12). The substituted TS packets of the incoming MPEG-2 TS stream (101) are stored in the buffer (123) of the portal (12).
Pendant ce temps, et de façon totalement non synchronisée, le flux de sortie MPEG-2 TS modifié en 20 provenance du tampon de sortie (122) du portail (12) est diffusé via le réseau large bande (4) vers un ou plusieurs utilisateurs (8) et stocké sur le disque dur (85). Meanwhile, and in a completely unsynchronized manner, the modified MPEG-2 TS output stream coming from the output buffer (122) of the portal (12) is broadcast via the broadband network (4) to one or more users. (8) and stored on the hard disk (85).
La phase décrite ci-dessus correspond à la première phase de préparation du flux MPEG-2 TS par le 25 portail (12), à sa transmission via le réseau large bande (4) et à son enregistrement dans un décodeur (8). Ce décodeur peut alors afficher ce flux MPEG-2 TS enregistré dans son disque dur (85). Pour cela, le système de synthèse (87) du décodeur (8) va lire le fichier MPEG-2 TS depuis 30 son disque dur (85) et va l'envoyer vers un lecteur classique MPEG-2 TS (81). Si aucune donnée complémentaire n'est reçue par le système de synthèse (87), alors le flux MPEG-2 TS qui parvient au lecteur (81) est traité et affiché tel quel, ce qui provoque une distorsion importante de l'affichage sur l'écran de visualisation (6). En effet, les paquets TS modifiés qui sont traités par le système de synthèse (87) ne correspondent pas aux paquets TS qui sont 5 nécessaires pour une visualisation correcte, puisque certains coefficients DC et AC ont été substitués par des coefficients aléatoires. Par contre, comme le flux enregistré est bien un flux de type MPEG-2 TS, le lecteur (81) ne fait aucune différence et affiche les informations 10 sur l'écran de sortie (6) qui apparaissent bien comme des données d'un flux vidéo MPEG-2 TS mais totalement incohérentes pour l'oil de l'être humain qui regarde l'écran (6). Toute copie du flux MPEG-2 TS en provenance du disque dur (85) du boîtier (8) produira le même effet 15 visuel lors de sa restitution par un lecteur MPEG quelconque. Lorsque l'usager du décodeur (8) veut réellement visualiser sur son écran (6) le programme audiovisuel enregistré sur son disque dur (85), il en fait la demande au système de synthèse (87) avec sa télécommande 20 comme il le ferait avec un magnétoscope ou un lecteur de DVD présentant un menu sur son écran de télévision. Le système de synthèse (87) fait alors une requête au disque dur (85) et commence à analyser le flux MPEG-2 TS modifié en provenance du disque dur (85) via le tampon de lecture 25 (83). Le système de synthèse (87) établit alors une liaison avec le portail (12) via le réseau de télécommunication (10) qui est dans notre exemple une liaison DSL. Une fois cette liaison établie, et pendant toute la durée de visualisation du film ou du programme audiovisuel, le 30 système de synthèse (87) fait parvenir de la mémoire tampon (123) du serveur (12) les paquet TS originaux et des informations numériques correspondant au flux enregistré sur le disque dur (85). Ces données parviennent au système de synthèse (87) via la mémoire tampon d'entrée (86) et sont stockés temporairement dans le système de synthèse (87). A partir du flux MPEG-2 TS modifié qui parvient via le tampon (83) et à partir des paquets TS originaux et des 5 données associées qui parviennent via le tampon (86), le système de synthèse (87) reconstitue de façon inverse au processus d'analyse décrit précédemment, le flux MPEG- 2 TS original et envoie le nouveau flux MPEG-2 TS ainsi reconstitué vers le lecteur (81) pour être affiché 10 correctement sur l'écran (6). The phase described above corresponds to the first phase of preparation of the MPEG-2 TS stream by the portal (12), its transmission via the broadband network (4) and its recording in a decoder (8). This decoder can then display this MPEG-2 TS stream recorded on its hard disk (85). For this, the synthesis system (87) of the decoder (8) will read the MPEG-2 TS file from its hard disk (85) and will send it to a conventional MPEG-2 TS player (81). If no additional data is received by the synthesis system (87), then the MPEG-2 TS stream which reaches the player (81) is processed and displayed as it is, which causes a significant distortion of the display on the screen. 'display screen (6). Indeed, the modified TS packets which are processed by the synthesis system (87) do not correspond to the TS packets which are necessary for correct visualization, since certain DC and AC coefficients have been replaced by random coefficients. On the other hand, since the recorded stream is indeed an MPEG-2 TS type stream, the player (81) makes no difference and displays the information 10 on the output screen (6) which appears well as data from a MPEG-2 TS video streams but totally inconsistent for the human eye looking at the screen (6). Any copy of the MPEG-2 TS stream coming from the hard disk (85) of the box (8) will produce the same visual effect when it is restored by any MPEG player. When the user of the decoder (8) really wants to view on his screen (6) the audiovisual program recorded on his hard disk (85), he requests it from the synthesis system (87) with his remote control 20 as he would with a VCR or DVD player presenting a menu on its television screen. The synthesis system (87) then makes a request to the hard disk (85) and begins to analyze the modified MPEG-2 TS stream coming from the hard disk (85) via the read buffer 25 (83). The synthesis system (87) then establishes a link with the portal (12) via the telecommunications network (10) which is in our example a DSL link. Once this connection has been established, and for the entire duration of viewing the film or the audiovisual program, the synthesis system (87) sends the original TS packets and digital information from the server's buffer memory (123). corresponding to the stream recorded on the hard disk (85). This data reaches the synthesis system (87) via the input buffer memory (86) and is temporarily stored in the synthesis system (87). From the modified MPEG-2 TS stream which arrives via the buffer (83) and from the original TS packets and the associated data which arrives via the buffer (86), the synthesis system (87) reconstitutes inversely to the previously described analysis process, the original MPEG-2 TS stream and sends the new thus reconstructed MPEG-2 TS stream to the player (81) to be displayed correctly on the screen (6).
Avantageusement, dès leur utilisation, les paquets TS originaux provenant du portail (12) via ledit deuxième flux, et les données associées sont effacés du système de synthèse (87). Advantageously, as soon as they are used, the original TS packets coming from the portal (12) via said second stream, and the associated data are erased from the synthesis system (87).
Avantageusement, avant que le portail (12) n'envoie les paquets TS originaux et des données associées depuis son tampon (123), le portail (12) a vérifié que l'utilisateur du boîtier (8) était bien autorisé à recevoir ledit deuxième flux. Advantageously, before the portal (12) sends the original TS packets and associated data from its buffer (123), the portal (12) has verified that the user of the housing (8) is indeed authorized to receive said second flux.
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